亚热带毛竹林生态系统能量通量及平衡分析

利用开路涡度相关系统和常规气象观测仪器,对亚热带(浙江省)毛竹林生态系统2011年的净辐射、显热通量、潜热通量、土壤热通量以及气温、地温、降雨量等气象要素进行了连续观测,定量分析了毛竹林生态系统能量通量的变化和各能量分量的分配特征,并计算了能量闭合度以及波文比。结果表明:毛竹林全年净辐射为2628.00 MJ/m2,显热通量为576.80 MJ/m2,潜热通量为1666.77 MJ/m2,土壤热通量为-7.52 MJ/m2,土壤为热源,各能量分量季节变化明显,日变化基本呈单峰型曲线变化。显热通量占净辐射的22.0%,潜热通量占63.4%,毛竹林生态系统潜热通量为能量散失的主要形式。波文比逐月变化规律不明显,波动较大,在0.07—1.77之间变化,能量平衡比率法得出毛竹林年能量闭合度为0.85,月平均闭合度为0.84,能量闭合度高于线性回归法计算结果,但仍有15%的能量不闭合。     

高效经营雷竹林生态系统能量通量过程及闭合度

利用开路涡度相关系统和常规气象仪,对高效经营的雷竹林生态系统2011年的显热通量、潜热通量、净辐射、土壤热通量以及气温、地温、降雨量进行了观测,分析该生态系统能量通量的变化,以及各能量分量的分配特征,并计算了波文比及能量闭合.结果表明：雷竹林全年净辐射为2928.92 MJ·m^-2,潜热通量、显热通量和土壤热通量分别为1384.90、92754和-28.27 MJ·m^-2,各能量分量的日变化和月变化基本呈单峰曲线.潜热通量为能量散失主要形式,占净辐射的47.3%,显热通量占31.7%,波文比呈“U”型曲线,在0.285～2.062之间变化,土壤为热源.雷竹林年能量闭合度为0.782,月平均闭合度为0.808.
     

我国亚热带毛竹林CO2通量的变异特征

2010年12月至2011年11月,利用涡度相关技术研究了我国亚热带(浙江)毛竹林生态系统的CO₂通量,分析了毛竹林净生态系统交换量(NEE)、生态系统呼吸量(RE)和生态系统总交换量(GEE)的变化.结果表明: 研究期间,毛竹林各月的NEE均为负值,7月最大,为-99.33 g C·m^-2,11月最小,仅-23.49 g C·m^-2,其变化曲线呈双峰型.各月CO₂通量平均日变化差异明显,9月最大,为-0.60 g CO₂·m^-2·s^-1,1月最小,为-0.30 g CO₂·m^-2·s^-1,且在NEE正负转换的时间点上呈明显的季节变化特征;全年RE呈单峰型变化,夏季最高、冬季最低,夜间RE与土壤温度呈极显著正相关.全年NEE、RE和GEE分别为-668.40、932.55和-1600.95 g C·m^-2·a^-1,NEE占GEE的41.8%.与其他生态系统相比,毛竹林的固碳能力极强.     

安吉毛竹林碳水通量及水分利用效率的日动态研究

利用涡度相关技术研究了2011 年6-9 月浙江省安吉县山川乡毛竹林碳水通量变化特征, 结合降水、净辐射、饱和水汽压差等气象数据, 分析了毛竹主要生长期内碳水通量耦合关系。结果表明: 毛竹林碳水通量变化白天呈现较高一致性, 变化曲线分别呈“U”型、单峰型。日尺度水分利用效率早晨较低, 正午前后达到最大, 后又下降, 呈现多个小峰的变化趋势; 月尺度9 月曲线波动较复杂, 有多个峰值, 8 月较平缓, 6、7 月份曲线较相似, 大小关系为9 月(8.58 mgCO2g–1H2O)>6 月(6.98 mg CO2g–1H2O)＞7 月(5.34 mg CO2g–1H2O)＞8 月(5.12 mg CO2g–1H2O)。水分利用效率与净辐射显著正相关, 与饱和水汽压差极显著负相关。6-9 月7:00-17:00 净生态系统生产力与水汽通量极显著正相关, 非线性的对数拟合(R2=0.6947)比线性拟合(R2=0.5947)有更好的相关性, 表明亚热带毛竹林碳水的耦合关系会因气候环境的变化而解耦, 原因可能是水热资源具有一定程度上分布不一致的特点, 不利于水资源的高效利用。     

安吉毛竹林水汽通量变化特征及其与环境因子的关系

以浙江省安吉县毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术进行观测,获取2011年毛竹林的水汽通量数据,同时结合常规气象观测数据,分析了水汽通量全年变化。结果表明:毛竹林全年水汽通量基本为正值,月尺度上,水汽通量呈单峰型变化趋势,且各月的最大值均在12:00—14:00出现,呈现一定规律性,7月(0.1116 g m-2s-1)最高,12月(0.0209 g m-2s-1)最低;季节尺度上,夏季最高(0.0873 g m-2s-1),呈现典型单峰型变化趋势,春秋季(均为0.0541 g m-2s-1)次之,变化特征与夏季相似,冬季最低(0.0221 g m-2s-1),曲线变化复杂,波动较大。毛竹林全年蒸散量占全年降水量48.26%。2、4、5、11、12月蒸散量略大于降水量,其余月份蒸散量均小于降水量,6月份降水量与蒸散量差别最大。季节尺度上,对毛竹林水汽通量与净辐射进行回归关系分析,夏季最大,R2为0.6111,秋季为0.5295,春季为0.2605,冬季最小0.0455。通过F检验,水汽通量与净辐射有极显著线性关系。在植物生长期,毛竹林水汽通量随饱和水汽压差的增大而增大,植物发育成熟后,当饱和水汽压差增大到一定程度时,其增大反而抑制了水分的蒸散。     

季节性高温和干旱对亚热带毛竹林碳通量的影响

采用涡度相关技术对安吉亚热带毛竹林生态系统碳通量进行连续观测,选取2011和2013年月尺度净生态系统生产力（NEP）、生态系统呼吸（R_e）和总生态系统生产力（GEP）数据,探讨季节性高温、干旱对毛竹林生态系统碳通量的影响.结果表明： 安吉毛竹林年际间NEP有较大差异;2013年7和8月由于水热不同步而造成的高温干旱使其NEP明显下降,相比于2011年同期分别下降了59.9%和80.0%.对2011和2013年月尺度下NEP、R_e和GEP与环境因子进行相关分析发现,R_e和GEP与温度因子均呈显著相关（P<0.05）,但两者对空气和土壤水分的响应方式和程度有所不同,GEP相比于R_e更易受到土壤水分降低的影响,而饱和水汽压差的升高会在一定程度上促进R_e、同时抑制GEP,这是造成2013年7和8月安吉毛竹林NEP降低的根本原因.     

安吉毛竹林非生长季CO2通量与其光合响应关系探究

利用涡度相关法和生理生态法(光合)对安吉毛竹林生态系统非生长季(2014.10-2015.4, 无2 月)的CO₂ 通量进行测定, 结果表明, 两种方法具有良好的响应关系, 基于涡度的生态系统净交换量(NEE)和基于光合的生态系统净初级生产力(NEP)日变化均呈单峰型曲线, 受光合有效辐射(PAR)的直接影响, 在午间12:00 前后有最大值, 且两者均表现为秋季最大(10 月最高), 春季次之, 冬季最低。就各月而言, 基于光合测定的NEP 日最大值和月总量均低于涡度相关技术白天的测定值, 但均占到后者的40%和65%以上, 在毛竹光合能力比较强的10、11 和4 月, 所占比例更大。表明在白天, 安吉毛竹林生态系统的NEP 主要取决于毛竹的光合作用。此外, 观测期间, 毛竹林生态系统在的净初级生产力总量为1365.59 gCO₂·m^–2, 吸收的碳约372.44 gC·m^–2, 整体表现为较强的碳汇。     

西双版纳热带季雨林通量分配及能量平衡问题北大核心CSCD

为了探讨我国西双版纳热带季雨林的能量分配和平衡问题,利用涡度相关系统和常规气象仪器的连续监测结果,分析了不同季节的能量通量特征和闭合特点。结果表明,西双版纳热带季雨林全年的净辐射、潜热通量、显热通量、土壤热通量和热储存量分别是4546.07、2453.24、492.22、-10.47和45.93 MJ/m^(2),土壤为热源,潜热年总值占净辐射的54.0%,显热占10.8%,能量以蒸发散为主要的耗损形式。辐射和能量有明显的日变化和季节动态,各能量分量的日变化几乎都呈白天高夜间低的单峰趋势,反照率整体为0.10~0.12,波动不大;波文比季节差异明显,为0~0.8。热带季雨林的全年闭合度为0.67,未考虑热储量时,闭合度为0.51~0.79,考虑热储量为0.53~0.80。可见,在林冠茂密的热带季雨林中,热储量对能量闭合度的贡献不大,忽略热储量并不是导致能量不闭合的主要原因。     

基于涡度相关法的农田生态系统碳通量研究进展

涡度相关法作为国际上公认的碳通量测定的标准方法,在农田生态系统碳通量研究领域具有广阔的空间。本研究旨在总结涡度相关法的农田生态系统碳通量最新研究成果,为涡度相关法与农田生态系统碳通量研究提供参考。文章综述了国内外基于涡度相关技术的农田生态系统碳通量研究现状,重点总结了其在时间变化、驱动因子、生产力模型、数据处理等方面的最新研究成果。经了解发现涡度相关技术对农田生态系统碳通量的时间变化特征研究较多,且众多研究结果表明在单一种植模式下农田碳通量的日变化和季节变化呈显著单峰"U"型趋势,在多熟种植模式下季变化呈"W"型,但对种植模式的碳通量研究缺乏区域代表性;同时驱动因子研究集中在温度、光照、水分等环境因素对农田碳通量的影响方面,对环境因子与农艺措施之间的关系研究较少;且对于通量夜间数据的处理和无效、缺失数据的剔除与插补缺乏统一的标准。因此本文认为区域典型种植模式的长期定位监测、多因子协同分析、数据质量监控等方面具有较大研究空间。     

科尔沁温带草甸能量平衡的日季变化特征

利用2011年9月—2012年10月涡度相关数据和气象观测资料,对科尔沁温带草甸能量平衡的日季变化特征进行分析.结果表明:研究区涡度相关系统全年的能量平衡闭合度为0.77,不同时期能量平衡闭合度的大小顺序为:生长季裸土期积雪期.能量平衡各分量日变化均呈单峰曲线形式,净辐射日变化峰值出现在12:00前后,其余分量的峰值出现时间都稍有滞后.净辐射季节变化呈单峰曲线形式,年平均值为5.71 MJ·m-2·d-1.潜热通量季节变化趋势与净辐射相似,年平均值为2.84 MJ·m-2·d-1.感热通量季节变化呈双峰曲线形式,峰值分别出现在4月和9月,年平均值为1.87 MJ·m-2·d-1.土壤热通量的最大值(3.47 MJ·m-2·d-1)出现在4月,9月以后开始转为负值.全年能量平衡各分量收支比例的大小顺序为:潜热通量感热通量土壤热通量,潜热通量、感热通量和土壤热通量分别占净辐射的49.8%、35.8%和3.1%.全年波文比的季节变化近似"U"型,平均值为1.61;生长季数值较小且较为平稳,平均值为0.18;非生长季数值较大且波动较大,平均值为2.39.     

鼎湖山针阔混交林旱季能量平衡研究

运用涡度相关(Eddycovariance,EC)法开路系统、常规微气象观测系统及土壤热通量板等设施对鼎湖山季风常绿阔叶林旱季(2003／1／9—2003／1／23)的能量分量进行测定。结果表明,平均净辐射通量(Net radiation,Rn)为53．14Wm^2,与下行短波辐射具有相同的变化趋势。林冠上层EC法潜热通量(Latent heat,LE)、显热通量(Sensible heat,Hs)实测平均值分别为57．18Wm^-2,43．40Wm^-2,林冠下层分别为12．61Wm^-2、7．61Wm^-2。白昼EC法所测得的LE和Hs数据与利用波文比．能量平衡法(Bowen ratio and energy balance,BREB)计算出的数据相比,略偏低,而夜间及凌晨数据差异较大。土壤热通量日变化曲线呈“S”形,平均土壤热通量为．1．50Wm^-2,表面土壤总热通量(Gt)仅为5cm处土壤热通量的84．0％,可见表层土壤尽管很薄,但其热储量不能忽略。将LE、Hs之和与可供能量(Rn—Gt)进行闭合,回归直线斜率为0．9128,相关系数达0．8517,与许多研究结果的60％-90％的区间相符,这说明鼎湖山涡度相关法通量观测数据是非常可靠的。     

毛竹C4H基因的鉴定及其表达模式分析

为了解毛竹（Phyllostachys edulis）中肉桂酸-4-羟化酶基因（C4H）的分子特征及其表达模式,采用生物信息学方法在毛竹基因组数据库中鉴定出6个C4H成员（PeC4H1~PeC4H6）,基因编码区长度为1 506~1 695 bp,推测编码501~564 aa,均具有保守的血红素结合域、苏氨酸结合槽基序和5个特征性底物识别位点,属于细胞色素P450超家族。系统进化分析表明,6个PeC4Hs可分为2类,分别含有2和4个成员。转录组数据分析表明,PeC4Hs在毛竹26个组织中的表达量存在明显差异,不同高度笋中PeC4Hs的表达差异显著。PeC4Hs启动子序列中含有多种响应逆境胁迫和激素信号的顺式调控元件,PeC4Hs表达受干旱和GA₃的影响,干旱时,仅PeC4H3/4在根中显著上调表达,其余成员均呈下调表达;GA₃处理下叶中PeC4H3/6迅速响应,呈先显著上调后逐渐降低的趋势,根中PeC4H2/5在处理前1 h短暂下调后又显著上调,至8 h时恢复到处理前的表达水平。因此,PeC4Hs可能在毛竹笋的木质化过程和应对非生物胁迫中发挥着重要作用。     

毛竹向杉木林扩展对土壤养分含量及计量比的影响

该研究以毛竹(Phyllostachys edulis) 杉木(Cunninghamia lanceolata)林扩展界面为研究对象,通过对比分析不同扩展阶段土壤有机碳(SOC)、全氮(N)、全磷(P)、碱解氮(H N)、有效磷(A P)含量及其相关性,揭示毛竹扩展对土壤养分以及化学计量特征的影响,为毛竹林合理调控与生态经营提供依据。结果表明：(1)毛竹向杉木扩展过程中,随着毛竹所占比例的增加,土壤SOC含量呈先升高后降低的趋势,且随土层的加深SOC的变异系数逐渐增加;N含量呈先升高后下降的变化趋势,且扩展后期大于扩展前期;P、H N和A P含量随着毛竹的扩展呈升 降 升 降的波浪型变化趋势,扩展后期P与A P的含量低于扩展前期,且H N含量大于扩展前期。(2)毛竹向杉木扩展过程中,C∶N随着毛竹的扩展呈上升趋势,且不同扩展阶段的差异达到了显著水平; N∶P随着毛竹的扩展呈上升的趋势,其中0~20 cm土层各扩展阶段间的差异达到显著水平;H N∶A P随着毛竹的扩展呈先上升后降低的趋势,不同扩展阶段的差异达到了显著水平,且扩展后期小于扩展前期。(3)C、N、P与C∶N、N∶P、H N∶A P存在显著的相关性,其中C、N与H N∶A P,以及P与N∶P、H N∶A P均呈显著负相关关系。研究表明,随着毛竹向杉木林的扩展,立地土壤养分状况发生了规律性变化,N、P元素更加缺乏,建议及时补充N、P元素,促进群落健康稳定发展。     

毛竹miR398和miR408的克隆及其表达分析

为了解毛竹(Phyllostachys edulis)中miR398和miR408的表达情况,从毛竹叶片中分离了二者的前体序列,并用实时定量PCR技术对其表达模式进行了研究。结果表明,毛竹中miR398和miR408前体序列ped-MIR398和ped-MIR408长度分别为83 bp和92 bp,二者均能形成稳定的茎环结构,其中成熟miRNA序列(ped-miR398和ped-miR408)均位于5′端臂上。ped-miR398和ped-miR408均为组成型表达,在毛竹叶中表达量最高。强光、蔗糖和GA3处理后,叶片中ped-miR398与pedmiR408的表达量均上调;CuSO_4和ABA处理后,叶片中二者的表达量均下调;黑暗、NaCl和4℃处理后,前者表达量上调,后者表达量下调。因此,ped-miR398与ped-miR408在毛竹适应逆境胁迫过程中可能发挥着不同的调控作用。     

毛竹PeSCL3基因表达特征及其启动子活性研究

为探讨毛竹(Phyllostachys edulis)SCL3基因的表达特征及其启动子活性,采用同源克隆的方法从毛竹中分离到SCL3同源基因Pe SCL3的编码区(ORF)和上游启动子序列(Pe SCL3p)。序列分析表明,Pe SCL3的ORF为1335 bp,推测编码含444氨基酸的蛋白,该蛋白与水稻(Oryza sativa)的SCL3同源性高达93.9%。Pe SCL3p长度为1358 bp,含有脱落酸(ABA)应答元件ABRE、赤霉素(GA3)应答元件GARE-motif和P-box、干旱诱导MYB结合位点等多种作用元件。实时定量PCR分析结果表明,Pe SCL3在毛竹叶中的表达丰度最高,其次是茎和根,而鞘中的最低;Pe SCL3的表达受GA3的抑制,受ABA、Na Cl和干旱的诱导。转Pe SCL3p∷GUS拟南芥(Arabidposis thaliana)的GUS染色结果表明,根尖、顶端生长点和子叶叶柄均被染成蓝色,尤其根尖的染色最深。这表明Pe SCL3对毛竹的生长发育,尤其是根系,可能起着重要的调控作用。     

扩鞭繁殖毛竹林碳氮贮量的动态变化特征

为探讨不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮贮量变化特征,以撂荒地和14年生杉木林为对照,对不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮变化动态进行了研究。结果表明,林地的碳、氮贮量均显著高于撂荒地;而14年生杉木林转化为毛竹林后,碳贮量短暂下降后快速上升,成林10年毛竹林的碳贮量达到最大,其后随着“林龄”的增长呈下降的趋势。成林时间超过10年的毛竹林的氮贮量显著高于14年生的杉木林,而成林5年毛竹林的氮贮量低于杉木林。几种类型林分系统的碳、氮贮量均为土壤层>乔木层>凋落物层>林下植被层,且乔木层碳、氮贮量比例越大,土壤层碳氮贮量比例越低。毛竹林凋落物碳、氮贮量高于撂荒地,低于杉木林;但毛竹林凋落物层碳氮贮量随着成林时间的延长而降低,毛竹林较低的凋落物碳氮贮量可能会影响毛竹林的持续固碳能力。因此,平衡乔木层和土壤层的碳氮贮量是森林实现科学经营的关键。     

毛竹的花药发育研究

竹类植物因有着较长的开花周期,其生殖生物学研究的报道相对较少。该研究采用石蜡切片与野外观察的方法,对毛竹花药的发育以及花药发育与花序的关系进行了研究。结果表明:毛竹的花药壁结构包括4层细胞:表皮细胞、药室内壁细胞、中层细胞和绒毡层细胞。药室内壁和中层都只有一层细胞,而且细胞形状较扁,花药发育后期药室内壁会逐渐降解,而中层则会完全解体消失。花药壁的发育为单子叶型,绒毡层为腺质型,而且只有一层,细胞径向较长,最后也会消失。小孢子母细胞减数分裂时,胞质分裂方式为连续型。形成的小孢子经一次有丝分裂后逐渐形成成熟花粉粒,大多为二细胞型,很少产生三细胞型。此外,还发现毛竹花药的发育与花序形态变化存在着相对应的关系。野外连续观察和切片发现,随着花序形态的不断发育变化,首先花药开始形成并不断分化,药壁备层也逐渐形成;接着小孢子逐渐成熟,备层也慢慢随之解体、消失;最后花药逐渐开裂并开始散粉。该研究结果不仅丰富了毛竹和竹类生殖生物学的研究内容,而且对毛竹种质的研究也具有重要意义。     

毛竹APX基因系统进化与表达分析

抗坏血酸过氧化物酶(aseorbate peroxidase, APX)是植物活性氧代谢中重要的抗氧化酶之一,尤其是叶绿体中清除H₂O₂的关键酶,也是维生素C代谢的主要酶类。该文基于生物信息学方法,利用毛竹的基因组及转录组数据鉴定毛竹中的APX基因家族成员,并对其编码的蛋白基本理化性质、基因结构、启动子元件、系统进化及共线性关系、重复串联基因、GO注释及表达模式进行综合分析,共鉴定出21种编码APX的基因。结果表明:(1)PeAPX基因家族成员多为不稳定疏水蛋白,基因结构、基序及结构域相对较为保守,大多数APX基因具有高度保守的内含子模式。(2)系统进化关系显示毛竹APX基因与水稻APX基因有着较高的同源性关系,PeAPX具有较高的进化保守性。(3)Ka/Ks分析表明PeAPX基因都经历了纯化选择压力,此外在每个APX基因的启动子序列中发现有许多与应激反应和植物激素相关的顺式作用元件,结合表达量分析,表明毛竹APX基因在毛竹生长发育中起着正向促进作用。该研究为进一步了解毛竹APX基因家族基本功能及其抗氧化机制提供了一定的参考,为毛竹APX基因功能的深层次鉴定提供了重要依据。     

两种芒箕覆盖度下毛竹林土壤团聚体的稳定性及生态化学计量特征比较研究

为了解毛竹林下不同盖度芒萁种群对土壤碳含量和养分状况的影响,研究了四川长宁县芒萁(Dicranopteris dichoyoma)盖度分别为7.75%(PE)和63.25%(DD)下的毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤团聚体稳定性和生态化学计量特征。结果表明,DD样方土壤大团聚体含量显著低于PE样方,进而导致团聚体稳定性降低。DD样方土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量显著低于PE样方,且TP降幅最大,使得土壤C:N、C:P和N:P显著增加。毛竹凋落叶和细根的TOC、TN、TP、C:N、C:P和N:P在DD和PE样方间无显著差异,但DD样方芒萁凋落叶和细根的TN和TP含量显著高于毛竹。相关分析表明PE毛竹细根的TP含量仅与大团聚体的TP含量呈显著正相关;DD毛竹和芒萁细根的TP含量与大团聚体、微团聚体和中团聚体的TP含量均呈显著正相关。毛竹林下高盖度的芒萁种群降低了土壤团聚体稳定性和土壤C、N、P含量,通过改变土壤生态化学计量特征进而增加毛竹和芒萁细根对土壤不同粒径团聚体N和P的吸收,尤其是对P的吸收。因此,在川南地区粗放经营毛竹林中应考虑调整林下...